cors系统在gps中的应用

cors系统在gps中的应用

连续卫星定位服务系统（cobs）是现代gps发展的热点之一。CORS将网络化概念引入到了大地测量应用中,不仅为测绘行业带来深刻的变革,而且也将为现代社会带来新的位置、时间信息的服务模式。按照服务响应时间区分,CORS可分为静态或准动态和实时动态两种类型。静态或准动态的CORS主要采用事后或准动态的精密处理技术,实时动态CORS主要采用实时相位差分技术(realtimekinematic,简称RTK),近年则以网络RTK技术为主要发展方向,实际上,实时动态CORS包含了静态或准动态CORS的全部功能。经过两年的努力,我国大地测量科技工作者终于在深圳建立了我国第一个实用化的实时动态CORS——深圳连续运行卫星定位服务系统(ShenzhenContinuousOperationalSystem,简称SZCORS)。该系统采用网络RTK技术,实时定位可达到平面±3cm,垂直±5cm的精度(实测值)。它的建立为在我国推广实时网络化大地测量,建立省市乃至全国的CORS探索出一套切实可行的思路,并总结出宝贵的工程经验。本文就SZCORS的概况、结构、性能及实时定位的数据分析等进行粗略介绍,以期得到社会各界指导。一、szcos描述1.深莞子平台组成SZCORS是深圳市国土规划局主持,由武汉大学GPS工程技术研究中心承建的实时动态型CORS,项目于2000年5月启动,2001年9月建成并投入试验和试运行。该系统由卫星跟踪基准站、系统控制中心、用户数据中心、用户应用、数据通信5个子系统组成。其中数据通信采用可实时传输数据的深圳市政府信息网。SZCORS采用网络RTK的虚拟基站技术(VirtualReferenceStation,简称VRS),其网络结构见图1。2.系统组成(1)卫星跟踪和记录传输卫星跟踪基准站是SZCORS的数据源,用于实现对卫星信号捕获、跟踪、记录和传输,主要包括不间断电源、GPS接收机、计算机、网络、防电涌等设备。目前已建立5个永久基准站。(2)系统控制中心系统控制中心是SZCORS核心单元,由中心网络(图2)和软件系统组成,主要具有数据处理、系统控制、信息服务、网络管理等功能。1.处理投诉数据质量分析和评价;数据综合、数据分流和数据存储;利用VRS技术形成差分修正数据。2.系统监控监测设备运行状态;远程管理;故障分析与故障警视。3.信息服务通过网站向用户提供事后精密处理的数据服务、坐标系高程系转换服务、控制测量、工程测量的软件服务和计算服务。4.网络安全防护监控并管理系统网络;通过硬软件隔离技术实现网络安全防护,保障信息安全;管理网站,通过Internet向用户提供http,ftp等访问服务。5.用户管理部门用户登记、注册、撤消、查询、权限等管理;提供访问授权和用户使用记录。(3)实时接入单元SZCORS对外的数据服务通过用户数据中心实现,分为两部分,一部分利用E1-PRI数字中继线路实现多路用户实时接入;另一部分以网站方式向用户提供数据和软件下载服务。实时接入单元结构见图3所示。用户数据中心设计及施工中采取了多种措施以确保通信的可扩充性和兼容性:设置冗余访问服务器,可连接多根E1-PRI线路以扩展容量;在广播电台设立了无线中继站,可利用此链路实现数据广播(RadioDataSystem,简称RDS);配置UHF/VHF设备,发播单站差分数据。(4)用户差分信息用户应用子系统涉及庞大的用户群落,按照应用领域,可分为测绘与工程用户(厘米、分米级),车辆导航与定位用户(米级),高精度用户(事后处理)等;按照精度,则可分为厘米级用户系统,分米级用户系统,亚米级用户系统,米级用户系统等。不同用户使用不同精度的差分信息,静态数据服务可达到毫米级定位精度,实时数据服务则可获得厘米级或分米级定位精度。虽然导航类用户的定位精度只需要达到米级,但由于GPS单机定位远不能满足精度要求,因此向导航类用户提供伪距差分数据服务仍是SZCORS重要的服务内容。为充分保障用户投资,SZCORS用户应用子系统充分考虑了GPS接收机的兼容性,目前已通过多类GPS接收机的测试,与数据服务中心的通信链路采用GSM数据通信。二、实时定位技术经实际测定SZCORS达到的主要技术指标见表1。目前SZCORS主要具备以下功能:1.采用VRS作为系统实时定位技术,提供实时定位差分数据服务。2.采用GSM数据通信方式提供实时数据访问,通过Internet实现事后精密定位的数据服务。3.永久性的基准站网络系统,可升级为国家级GPS跟踪站、国家地壳形变监测站。三、szcorth测试在SZCORS工程应用中,用户最关心的是实时定位精度、可用性两个指标,同时作业中的初始化时间也是十分重要的指标之一。1.szcors平面精度SZCORS的实时动态定位依靠网络RTK技术。RTK测量精度可以从内符合和外符合两方面进行考察,精度统计情况列入表2,测试点分布见图4。从中可以看出:91%测试点的平面内符合高度优于±0.020m,91%的高程精度优于±0.020m;与深圳独立坐标系坐标比较,87%的平面精度优于±0.050m;与WGS-84坐标比较,纬度方向最大误差为±6.030E-04″(约±0.018m)、经度方为±5.916E-04″(约±0.018m)、垂直方向上±0.037m。若考虑已知坐标精度和转换参数精度的影响,则SZCORS平面精度应在±0.030m左右。这表明利用SZCORS实时数据服务,实时定位精度可达到平面±0.030m,垂直±0.050m,且用户RTK作业所达到的精度比较均匀,与距离无关。2.szcors的季节性和材料性研究SZCORS系统可用性可从时间可用性和空间可用性两方面衡量。空间可用性也即系统覆盖范围。时间可用性主要是指SZCORS系统在单位时间内的可工作时间,主要与电离层影响、卫星分布、观测环境等因素有关。SZCORS设计覆盖范围是基准站构成的四边形面积并加上以各基准站半径13km的范围,图4表明在上述覆盖范围内均可进行有效的实时定位。SZCORS的时间可用性可从两方面得到确定,软件可用性参数和实测数据分析。其中网络RTK软件可根据观测卫星状况和计算结果等给出可用性参数,参数指标虽未考虑用户站的观测环境,但已包含电离层、卫星星座和其他因素的影响。另外,通过实测数据分析,可从用户角度上反映出系统的全天可用性,测试情况见表3。可以看出,不同时段的定位结果基本一致,这表明,SZCORS空间可用性达到设计要求,时间可用性达到全天95%的指标要求。3.浮动解到固定解的定解常规RTK作业时,流动站GPS接收机接收到基准站的差分信号后,首先出现的是浮动解结果,经过一段时间的观测和计算后得到固定解结果,这段时间称为初始化时间,它的长短与观测卫星数、卫星分布、与基准站的距离和观测环境等有关。SZCORS的实时用户作业中也存在着从浮动解到固定解的初始化时间,测试情况列入表4。可以看出,作业中可用卫星数为5颗的概率最大;6颗卫星作业的情况下初始化最快;采用SZCORS实时定位服务,流动站的初始化时间远小于常规RTK作业的初始化时间,且与距离无关。四、深圳